[发明专利]一种楼道清洁机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种楼道清洁机器人，基于平动旋转腿式结构上下楼，尤其涉及一种可清扫楼梯及其过道，且兼顾清扫平地的楼道清洁机器人，属于机器人领域。

背景技术

随着社会经济的发展，土地使用成本不断升高，建筑向高层发展已成为一种趋势。在林立的高楼中，如何有效、便捷地清扫楼梯是我们亟需解决的问题。对于爬楼机器人的研究已有较长的历史，早在20世纪60年代，就已经开始了关于爬楼机器人的研究，按照爬楼机构形式分类，可以分为行星轮式、履带式、腿足式、平行四杆机构式等。以上几种形式的爬楼机器人的爬楼方式与自身机构比较复杂，机构庞大，缺少有效的空间安放清扫装置。而近几年开始流行的室内清扫机器人只能用于平面的清扫工作，应此市场上还没有能兼顾楼道清扫和平地清扫的产品。

目前，国内外对清洁机器人进行了大量的研究，并取得了一些成果。例如，哈尔滨工业大学在2008年上半年推出的楼梯清洁机器人受齿轮啮合原路启发，利用渐开线轮型爬楼的方法，进而设计了一种新型爬楼机，并在此基础上增加了楼梯清扫功能，但其上采用的清扫装置为定长的刮板，用以刮除楼梯台阶上的垃圾，由此导致其适应的楼梯宽度有限，而且不能在平地上清扫，实用范围十分有限。

此外有的采用一种当前较流行的八轮脚结构设计楼道清洁机器人，上下楼平稳，可对楼梯进行有限清扫；山东德州学院提出一种楼道清洁机器人利用平行四边形形变的特点实现上下楼梯功能。基于这些新型爬楼方法的楼道清洁机器人虽然体积相对履带式等结构有所减小，但仍然存在体积与占地面积较大的问题，造成机器人不方便在楼梯踏步上灵活转弯与来回行走进行清扫，也难以做到像当前室内清洁机器人可工作于低矮、狭窄的空间。

如中国专利CN200910028019.6带有导臂的履带式移动机器人的攀爬楼梯控制方法，带有导臂的履带式移动机器人的楼梯攀爬方法，其特征在于：步骤1：机器人驶近楼梯，导臂向下旋转，在与楼梯踏步接触后机器人被抬起，并向前攀爬楼梯，当机器人上的超声、红外测距传感器测得机器人与前方物体距离大于楼梯踏步的宽度时，认为机器人已攀爬至楼梯顶部，停止攀爬。步骤2：导臂向下旋转，直到导臂前端与地面接触，当导臂的旋转轴上产生转矩M大于设定值时，导臂停止转动，机器人继续向上攀爬，导臂随机器人的攀爬而与地面脱离，转矩M消失，机器人停止攀爬。步骤3：重复步骤2，二维姿态传感器测得的车体与水平面夹角Φ随机器人攀爬而减小，机器人继续攀爬至所述夹角Φ不再减小时，停止攀爬，导臂向后旋转，与车体的夹角为45度时停止转动。上述方法的机器人，由于采用履带式结构，对于救援中的快速爬楼有效，但庞大的体积对于楼梯清扫并不适合，具体表现为：1，机器人无法完成在楼梯台阶踏步面上的来回清扫任务，造成实用性能有限，仅仅只能爬楼；2，机器人的辅助相关打扫楼梯、抓取物品等操作使得机构庞大，不能工作于狭小的空间，适用性范围减小；3该机器人体积庞大，造成成本高，不利于向市场推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种楼道清洁机器人，基于平动旋转腿式结构上下楼，具有结构紧凑、爬楼简洁方便，可清扫楼梯及其过道，且兼顾清扫平地。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种楼道清洁机器人，其创新点在于包括：机身、对称分布于机身两侧的两平动旋转腿机构、安装于机身下方的清扫机构和信号控制系统，所述机身上设置有转臂驱动机构，所述转臂驱动机构包括驱动电机、与所述驱动电机通过齿轮副相连的转臂驱动轴，所述平动旋转腿机构包括用于撑地的支撑腿、与所述支撑腿通过支撑轴铰接的转臂、设置于转臂两端的第一链轮和第二链轮、连接所述第一链轮和所述第二链轮的链条，所述第一链轮与所述第二链轮的齿数、半径相同，所述转臂直连到所述转臂驱动轴上，所述第一链轮位于所述转臂与所述机身间且套在所述转臂驱动轴上，且所述第一链轮与所述转臂驱动轴间设置有第一轴承，所述第二链轮通过所述支撑轴固连到所述支撑腿上，且所述支撑轴与所述转臂间设置有第二轴承，所述机身上固定设置有供所述转臂驱动轴穿过的轴承座，所述轴承座与所述转臂驱动轴间设置有第三轴承，且所述第一链轮固定安装到所述轴承座上。

优选地，所述机身上设置有辅助机身前进的两驱动轮，且两驱动轮对称分布在机身两侧下方；所述机身上还设置有分别分布在所述两驱动轮前方和后方的万向轮a和万向轮b。

优选地，所述清扫机构包括至少一组与驱动装置相连的旋转毛刷、吸纳盒、与所述吸纳盒连通的离心吸尘器，所述吸尘盒上设置有与外界连通的吸尘口，且所述离心吸尘器与所述吸纳盒间设置有过滤网。